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발전공학

가스터빈 발전

가스터빈 발전

원리 및 구조

기체(공기 또는 공기와 연소가스의 혼합체)를 압축, 가열한 후 팽창시켜 터빈을 구동하는 장치로, 디젤엔진, 가스엔진과 달리 왕복운동(실린더, 피스톤)을 하지 않고 모든 과정을 회전운동으로 이뤄진다.

가스터빈 발전

1) 압축기

제한된 체적의 연소실에서 가열되어 터빈을 통과하면서 팽창하게 될 공기를 최대한 압력으로 상승시켜주는 장치로 터빈에 공급되는 기계적 에너지를 공기의 압력에너지로 전환시켜 공기의 Potential 에너지를 높혀준다.

2) 연소실

압축된 고압 공기에 연료를 분사하여 연소시킴으로써 연료의 화학적 에너지를 열에너지로 변환시키는 장치로 연소실은 압축기와 터빈 사이에 위치한다.

3) 터빈

고온 고압의 가스가 팽창되어 기계적인 회전력을 얻는 장치

가스터빈의 특징

1) 특징

(1) 왕복운동이 없이 회전운동에 의하며, 연소가 연속적으로 이뤄진다.
(2) 고속회전이 가능하며, 부하변동에 속응성이 뛰어남
(3) 진동이 적게 발생한다.
(4) 소형 경량의 제작이 가능하며, 설치면적을 줄일 수 있다.
(5) 윤활유 소비가 적으며, 저급 연료사용이 가능하다.
(6) 추운겨울에도 시동이 용이하다.
(7) 배기온도가 높아 배기열을 이용하여 S/T과 조합한 복합사이클 발전에 용이
(8) 연료 소모량이 많고, 고주파 소음이 발생된다.
(9) 디젤엔진, 가스엔진에 비해서 발전효율이 낮다.

2) 가스터빈 출력에 영향인자

(1) 대기온도가 낮을수록 출력 및 효율이 증가

대기온도 저하 →공기밀도 증가 →흡입공기량 증가 →연료량 증가 →출력증가

(2) 대기압력이 증가할수록 출력이 증가

(3) 습도의 증가는 출력 및 효율 감소

(4) 터빈입구 및 출구의 압력의 저하는 출력 및 효율 감소

가스터빈과 디젠엔진

구 분디젤엔진가스터빈
방 식왕복동식 내연기관
(흡입→압축→폭발/팽창→배기)
회전식 내연기관
단기용량~10,000kW
(중·소용량에 적합)
100,000kW
(대용량에 적합)
발전효율~42%(발전효율이 높음)~35%(발전효율이 낮음)
배기온도낮음매우 높음(500~600℃)
(열병합/복합사이클 발전에 유리함)
연 료경유, 중유, 등유경유, 중유, 등유, LPG, LNG 등
다양한 연료사용이 가능
기동특성10초 이내
(기동특성이 우수함)
40초 이내
출력특성주위온도에 영향이 없음주위온도가 높을수록 출력저하
시설비낮음디젤엔진의 2~4배 수준
사이즈크다작음
진동왕복진동이 크다저진동
소음왕복진동 충격음 및 폭발음고속회전에 의한 고주파 소음발생
냉각수30~40L/ps·h불필요
전압변동률±4%±1.5%
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